LVS简介

LVS（Linux Virtual Server）是一个用于负载均衡的开源软件项目，旨在通过集群技术实现高性能、高可用的服务器系统。它运行在Linux操作系统上，并且可以利用内核级的资源来提高性能和稳定性。

LVS 体系结构

LVS架构

主要由三个部分组成

1）负载均衡层：位于整个集群系统的最前端，由一台或多台负载调度器（Director Server）组成，LVS模块就安装在调度器上。

2）服务器群组层：由一组实际运行的应用服务器（Real Server）组成，可以是web服务器、mail服务器、DNS服务器、FTP服务器等。

3）数据共享存储层：为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，一般通过NFS网络文件系统或集群文件系统实现。

lvs概念

VS：Virtual Server
RS：Real Server
CIP：Client IP
VIP: Virtual serve IP VS外网的IP
DIP: Director IP VS内网的IP
RIP: Real server IP
访问流程： CIP <--> VIP == DIP <--> RIP

lvs集群的类型

lvs-nat： 修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT

lvs-dr： 操纵封装新的MAC地址 lvs-tun： 在原请求IP报文之外新加一个IP首部

 lvs-fullnat： 修改请求报文的源和目标IP

NAT模式

工作流程：
1. 客户端client发送访问请求，请求数据包中含有请求来源（ cip ），访问目标地址（ VIP ）访问目标端口
2.lVS 服务器接收到访问请求做D NAT 把请求数据包中的目的地址 VIP 换成 RS 的 RIP 和相应端口
3.RS1 相应请求，发送响应数据包，包中的相应的数据来源（ RIP1 ）响应目标（ CIP ）相应端口
4.lVS 服务器接收到响应数据包，改变包中的数据来源（ RIP1-->VIP ） , 响应目标端口（ 9000-->80 ）
5.lVS 服务器把修改过报文的响应数据包回传给客户端
nat模式的缺点：lvs 的 NAT 模式接收和返回客户端数据包时都要经过 lvs 的调度机，所以 lvs 的调度机容易阻塞

环境准备：

LVS主机（两块网卡一个nat模式 一个仅主机）

[root@LVS ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=172.25.254.100/24,172.25.254.2
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@LVS ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection 
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1
 
[ipv4]
address1=192.168.0.100/24,
method=manual

                        
在lvs中打开内核路由功能并关闭防火墙

[root@lvs ~]# systemctl stop firewalld

[root@lvs ~]# sysctl -a | grep ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.ip_forward_update_priority = 1
net.ipv4.ip_forward_use_pmtu = 0

[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

[root@lvs ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

两台web主机上的配置

web1 

[root@web1 ~]# dnf install -y httpd

[root@web1 ~]# echo web1 - 192.168.0.10 > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl enable httpd --now

web2

[root@web1 ~]# dnf install -y httpd

[root@web1 ~]# echo web1 - 192.168.0.10 > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl enable httpd --now

测试

[root@lvs ~]# curl 192.168.0.10

web1 - 192.168.0.10

[root@lvs ~]# curl 192.168.0.20

web2 - 192.168.0.20

安装ipvsadm，添加策略

[root@lvs ~]# dnf install -y ipvsadm

[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.100:80 -s wrr  

[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 172.25.254.10:80 -m 

[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 172.25.254.20:80 -m

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln        

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.0.100:80 wrr
  -> 192.168.0.10:80              Masq    1      0          0         
  -> 192.168.0.20:80              Masq    1      0          0 

测试：
[root@client ~]# for i in {1..10}
> do
> curl 192.168.0.200
> done
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20
web2 - 192.168.0.20
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20
web2 - 192.168.0.20
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20

DR模式

DR：Direct Routing，直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行 转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源 IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变

环境准备

Client：nat模式，CIP为172.25.254.200，网关为172.25.254.100
Router：nat模式，VIP为172.25.254.100，仅主机模式，DIP为192.168.0.100，开启内核路由功能
LVS：仅主机模式，DIP为192.168.0.50 VIP为192.168.0.200 在回环上配置 网关为192.168.0.100

web1：仅主机模式，RIP为192.168.0.10，VIP为192.168.0.200，在回环上配置

web2：仅主机模式, RIP为192.168.0.20，VIP为192.168.0.200，在回环上配置

LVS主机：
[root@LVS ~]# vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection 
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1
 
[ipv4]
address1=192.168.0.50/24,192.168.0.100
method=manua

router配置

[root@router ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=172.25.254.100/24,172.25.254.2
method=manual
dns=114.114.114.114;
[root@router ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection 
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1
 
[ipv4]
address1=192.168.0.100/24,
method=manual

启用内核路由

[root@router ~]# sysctl -a | grep ip_forward

net.ipv4.ip_forward = 1

net.ipv4.ip_forward_update_priority = 1

net.ipv4.ip_forward_use_pmtu = 0

[root@router ~]# vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

Client配置：

[root@client ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=172.25.254.200/24,172.25.254.100
method=manual

web1配置：

[root@webserver1 ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=192.168.0.10/24,192.168.0.100
method=manual

[root@webserver1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore 
[root@webserver1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore 
[root@webserver1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce 
[root@webserver1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce 

[root@webserver1 ~]# ip a a 192.168.0.200/32 dev lo

web2配置：

[root@webserver2 ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0
 
[ipv4]
address1=192.168.0.20/24,192.168.0.100
method=manual

[root@webserver2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore 
[root@webserver2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore 
[root@webserver2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce 
[root@webserver2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce 

[root@webserver2 ~]# ip a a 192.168.0.200/32 dev lo

LVS配置：
[root@LVS ~]# ipvsadm -A -t 192.168.0.200:80 -s wrr
[root@LVS ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.10:80 -g -w 1
[root@LVS ~]# ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.20:80 -g -w 2

测试：

[root@client ~]# for i in {1..10}
> do
> curl 192.168.0.100
> done
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20
web2 - 192.168.0.20
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20
web2 - 192.168.0.20
web1 - 192.168.0.10
web2 - 192.168.0.20